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摘要：

網(wǎng)絡(luò)虛擬化本質(zhì)是一種資源共享技術(shù)．在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中，各種物理資源都要虛擬化為抽象的邏輯資源，從而實現(xiàn)資源與需求的靈活匹配．資源描述和發(fā)現(xiàn)是資源匹配的基礎(chǔ)．由此構(gòu)建了一種分層分域的資源運(yùn)行管理框架，在此基礎(chǔ)上針對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的特點，提出了一種基于OWL的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述及發(fā)現(xiàn)機(jī)制．從而為虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的描述及發(fā)現(xiàn)提供了一種行之有效的新途徑．

關(guān)鍵詞：

網(wǎng)絡(luò)虛擬化；虛擬網(wǎng)絡(luò)請求；資源描述；資源發(fā)現(xiàn)

1引言

網(wǎng)絡(luò)虛擬化是為了解決互聯(lián)網(wǎng)的僵化問題而提出的［1］．其核心思想是通過將底層物理網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行抽象，構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)資源池，在可共享的網(wǎng)絡(luò)資源池上構(gòu)建各種滿足不同業(yè)務(wù)需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)．這樣實現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)提供相分離，改變了以往兩者緊密耦合的特點，從而可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求靈活高效地進(jìn)行資源匹配．在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境下，基礎(chǔ)設(shè)施提供者負(fù)責(zé)物理網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化，并提供給服務(wù)提供者．服務(wù)提供者根據(jù)抽象后的虛擬資源完成業(yè)務(wù)需求與虛擬資源的匹配．資源描述是物理網(wǎng)絡(luò)資源抽象為虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的關(guān)鍵，在有效資源描述的基礎(chǔ)上服務(wù)提供者就可以完成資源的注冊、和匹配過程．因此如何以有效的方式實現(xiàn)資源的描述和發(fā)現(xiàn)成為亟待解決問題．目前關(guān)于虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述的方法相對較少，文獻(xiàn)［2］中針對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的特性提出了一種基于混合粒度的資源描述方法，可以對不同粒度的資源進(jìn)行描述．文獻(xiàn)［3］中提出了一種基于WSDL的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述方法以及虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理框架．文獻(xiàn)［4］中認(rèn)為資源匹配和虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分是跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題的關(guān)鍵，并基于OWL語言創(chuàng)建了資源描述知識庫，為后續(xù)的資源匹配以及虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分提供了有效支撐．但它主要針對節(jié)點資源進(jìn)行描述，并且側(cè)重點在虛擬網(wǎng)絡(luò)映射．文獻(xiàn)［5］中提出了基于XML－Schema的資源描述方法，但是XML－Schema的語義仍然是隱含的，并且需要用戶去進(jìn)行推斷或者通過文檔進(jìn)行描述．因此難以滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述的要求．除了上述較少針對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述的研究之外，還有許多典型的資源描述方法［6］．上述方法應(yīng)用于虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述中時或多或少都存在一定的缺陷．因此本文在借鑒前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，圍繞著虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的有效描述展開研究．

2虛擬網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)行管理架構(gòu)

在進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述之前，有必要首先明確虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)行管理流程．在網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境中，基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)提供相分離，這是一種全新的理念，和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式存在很大區(qū)別．如圖1所示．基于全新的網(wǎng)絡(luò)模式，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理必然發(fā)生轉(zhuǎn)變．本文構(gòu)建了集中式管理、分布式控制的運(yùn)行管理框架．如圖2所示．圖中整個基礎(chǔ)設(shè)施劃分為不同自治域，每個自治域要將抽象后的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的形式化描述，并將描述文檔存放于資源描述知識庫中．基于此向區(qū)域的服務(wù)完成資源的注冊，最終以服務(wù)的形式提供給用戶．用戶的業(yè)務(wù)需求通過需求感知抽象成為相應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求，最終由服務(wù)完成資源和請求的綁定．可見虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的描述是實現(xiàn)整個流程的基礎(chǔ)．

3虛擬網(wǎng)絡(luò)資源特性

資源描述的對象是抽象后的各種虛擬網(wǎng)絡(luò)資源．因此，必須首先了解各種虛擬網(wǎng)絡(luò)資源類型及其相關(guān)屬性．圖3表示典型的網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型．基于上述分析，網(wǎng)絡(luò)資源包括了節(jié)點、鏈路、路徑和接口等不同的網(wǎng)絡(luò)元素．網(wǎng)絡(luò)元素是一個網(wǎng)絡(luò)組成的基本構(gòu)件，這些元素共同構(gòu)成了一個網(wǎng)絡(luò)，支撐著整個網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行．每種網(wǎng)絡(luò)元素都具有相應(yīng)的屬性．由此看來，虛擬網(wǎng)絡(luò)資源是一種典型的概念－屬性的關(guān)系．具體如圖4所示．圖4中所描述的只是一種粗粒度的關(guān)系，這種關(guān)系還可以進(jìn)一步細(xì)分．每個網(wǎng)絡(luò)元素的屬性又可以劃分為多個可枚舉屬性和數(shù)值型屬性．可枚舉屬性又可以泛化出不同的子概念，并與之對應(yīng)．它表示了網(wǎng)絡(luò)元素的基本特性；數(shù)值型屬性則由相應(yīng)的數(shù)值表示（可能是具體數(shù)值也可能為一個數(shù)值范圍）．它與網(wǎng)絡(luò)元素的能力息息相關(guān)，并隨著時間或者環(huán)境的變化而動態(tài)變化．表1表示了細(xì)分后概念．這里的資源描述同樣適用于虛擬網(wǎng)絡(luò)請求．因為對于一個虛擬網(wǎng)絡(luò)請求而言，它本身是以粗粒度的形式存在，并且具有一定的生命周期，將其看作一個業(yè)務(wù)的話，具體的節(jié)點、鏈路和接口資源需求就可以看作細(xì)粒度的子業(yè)務(wù)．為了更好地進(jìn)行全面描述，這里加入了生命周期和可用性兩種屬性．表1中的節(jié)點、鏈路和接口又被劃分為若干個子概念和子屬性．具體的關(guān)系如圖5所示，由于路徑包括了節(jié)點和鏈路的相關(guān)屬性，所以圖5中未進(jìn)行表示．

4虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述遵循的原則

本節(jié)根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的特性定義虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述時應(yīng)該遵循的幾點原則，具體如下。（1）在資源描述的基礎(chǔ)上，虛擬網(wǎng)絡(luò)資源最終要在注冊中心以服務(wù)的形式進(jìn)行封裝、注冊和提供給用戶．因此資源描述機(jī)制應(yīng)該可以被計算機(jī)自動識別，以便更好地實現(xiàn)服務(wù)的智能化、自動化調(diào)用；（2）虛擬網(wǎng)絡(luò)資源具有不同的粒度，如一條路徑通常由多條鏈路和多個中繼節(jié)點組成．因此資源描述應(yīng)該能夠以不同的粒度對資源進(jìn)行描述，并且明確不同元素之間的關(guān)系；（3）虛擬網(wǎng)絡(luò)請求具有一定的生命周期，因此為了保證資源的可持續(xù)利用，資源描述必須能夠支持資源的動態(tài)變化．（4）隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，未來可能會出現(xiàn)各種各樣新型網(wǎng)絡(luò)資源．因此描述模型應(yīng)可以進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展．

5基于OWL的虛擬資源描述

虛擬網(wǎng)絡(luò)資源需要作為Web服務(wù)進(jìn)行．傳統(tǒng)的基于語法的資源描述方法都只是提供了資源的基本描述格式，缺少語義信息．本體由于天然的優(yōu)勢非常適合描述各種不同的、分散的網(wǎng)絡(luò)資源以及資源間的語義關(guān)系．通過本體描述的語義文檔可以被計算機(jī)理解和處理．OWL是W3C推薦的一種標(biāo)準(zhǔn)的本體描述語言［10］．因此本文基于OWL語言進(jìn)行了虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述．在進(jìn)行資源描述之前首先明確OWL和XML、RDF／RDFS之間的關(guān)系．如下所示.從圖中可以看出，從XML到OWL是逐漸豐富完善的過程．XML提供了基本的描述語法．RDF［11］是基于XML的數(shù)據(jù)模型．RDFS［12］補(bǔ)充RDF，并提供了類和屬性的定義．OWL在RDFS的基礎(chǔ)上，加入了許多屬性約束和規(guī)則，提供了類、屬性以及基數(shù)等概念描述能力，具有更強(qiáng)大的表達(dá)能力．

5．1XML、RDF和RDFSXML語言可以用來實現(xiàn)Web上的信息存儲和傳遞信息，并且可運(yùn)行在不同的平臺之間．它提供了基本的語法支持．RDF［7］（ResourceDescriptionFramework，資源描述框架）是一種通用的資源描述框架，具有結(jié)構(gòu)簡單、實用性強(qiáng)、容易擴(kuò)展和可開放性等特點．RDF提供了一種細(xì)粒度的資源描述機(jī)制，在RDF中，資源的屬性也可以作為資源，屬性的值也可以作為資源．通常其模型由資源、屬性和聲明三部分組成．聲明部分是對資源及其屬性的具體描述，描述由一個三元組構(gòu)成：主體、謂詞和客體．RD

FS以RDF為基礎(chǔ)，描述了模型中的資源類別和屬性，為RDF加入了語義信息．但其表達(dá)能力非常有限．5．2基于OWL的資源描述在OWL語言中，一個本體的基本元素包括類、個體和屬性．

5．2．1類的定義OWL中以owl：class來進(jìn)行類的定義，下面以節(jié)點資源的特性進(jìn)行描述.

5．2．2屬性的定義屬性的定義分為對象屬性和數(shù)值屬性．對于節(jié)點而言，它包括了可枚舉屬性和數(shù)值型屬性類．結(jié)合屬性的定義表示如下.對于上述屬性服務(wù)提供者都可以根據(jù)資源的實時狀態(tài)對其進(jìn)行相應(yīng)的添加、刪除和更改操作．

5．2．3屬性約束的定義屬性約束的定義既可以用來表示虛擬資源的相關(guān)屬性約束，OWL語言提供了owl：minCardinali－ty、owl：maxCardinality和owl：cardinality來描述資源屬性的約束．其中owl：minCardinality和owl：maxCardinality表示最大最小數(shù)值，可以用來表示一定的取值范圍．owl：cardinality表示一個精確的數(shù)值．這里以一條鏈路的需求為例，帶寬為20Mb，時延≤10ms，丟包率≤1％，生命周期10天，具體描述.以上是對于虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源的基本描述，相比其他描述語言，OWL提供了更加豐富的語義信息，通過屬性的交、并、補(bǔ)等運(yùn)算以及屬性的聲明可以更具體地對虛擬資源及其之間的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步描述，使計算機(jī)可以更好地理解，為資源的服務(wù)化封裝、服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、匹配提供更好地支持．

5．2．4虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述的實現(xiàn)流程基于上面的描述方法，資源描述的具體實現(xiàn)流程如下：（1）各個區(qū)域的服務(wù)獲取本區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)資源的類型、數(shù)量和狀態(tài)等相關(guān)信息；（2）根據(jù)各種資源的屬性生成區(qū)域資源描述模型；（3）根據(jù)模型生成基于OWL的資源描述文檔并存放于本區(qū)域的資源知識庫．基于此各個區(qū)域都可以實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)各種資源的描述，并可以根據(jù)用戶需求的不同提供不同粒度的描述．基于OWL的描述機(jī)制提供了更加豐富、全面的網(wǎng)絡(luò)資源的語義信息，為業(yè)務(wù)需求和資源的匹配提供了更為靈活的支撐．

6虛擬資源的發(fā)現(xiàn)

高效地資源描述機(jī)制是為資源的發(fā)現(xiàn)、匹配服務(wù)的．本節(jié)主要構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的發(fā)現(xiàn)模型．

6．1聚類框架由于虛擬網(wǎng)絡(luò)資源包括了各種各樣類型的資源，為了更好地實現(xiàn)資源的發(fā)現(xiàn)．可以對資源進(jìn)行聚類操作，將相似的資源聚為一類，從而提高資源發(fā)現(xiàn)的效率．由于虛擬網(wǎng)絡(luò)資源是一種概念與屬性的關(guān)系，本文采用層次化概念聚類方法［8］，根據(jù)不同的概念層次可以進(jìn)行不同級別的聚類操作．這里以8個節(jié)點及對應(yīng)的鏈路為例，聚類框架如圖6所示．

6．2發(fā)現(xiàn)模型虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的發(fā)現(xiàn)模型如圖7所示．對于任意一個資源請求，它包括了對資源的功能屬性和非功能屬性的請求．這些屬性所包含的內(nèi)容都可以作為資源發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)，如資源的接口、類型以及資源的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)．發(fā)現(xiàn)過程中可以以一種屬性或者多種屬性的組合，通過計算資源請求與實際資源之間的相似度來實現(xiàn)資源發(fā)現(xiàn)．具體的流程如圖8所示．圖8中，資源請求就近接入?yún)^(qū)域服務(wù)，的需求解析模塊將用戶的請求解析為具體的資源需求，并采用SPARQL［9］語義查詢規(guī)范根據(jù)區(qū)域資源的OWL描述文檔進(jìn)行查詢．并對用戶進(jìn)行回應(yīng)（接收或者拒絕），如果進(jìn)行接收則進(jìn)行資源匹配操作．

7結(jié)束語

本文針對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述及發(fā)現(xiàn)模型進(jìn)行研究．首先構(gòu)建了一種分層分域的資源運(yùn)行管理框架，在此基礎(chǔ)上提出了基于OWL語言的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源描述模型，使得資源描述具有更加豐富的語義信息.最后結(jié)合資源的描述構(gòu)建了資源的發(fā)現(xiàn)模型．資源描述和發(fā)現(xiàn)是資源匹配的基礎(chǔ)．下一步將針對虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的匹配問題進(jìn)行研究．

參考文獻(xiàn)：

［1］WangA，IyerM，DuttaR，etal．Networkvirtualiza－tion：technologies，perspectives，andfrontiers［J］．JournalofLightwaveTechology，2013，31（4）：523－547．

［2］蘇喜娟，徐名海，徐玉，等．基于混合粒度的虛擬資源描述和發(fā)現(xiàn)模型［J］電信科學(xué)，2013，29（2）：43－50．

［3］YuemeiXu，YanniHan，WenjiaNiu，etal．Arefer－encemodelforvirtualresourcedescriptionanddiscov－eryinvirtualnetwork［C］∥ProceedingsofComputa－tionalScienceandItsApplications－ICCSA2012．BerLinHeidella：springerVerlag，2012：297－310．

［4］肖藹玲，王穎，孟洛明，等．基于知識描述和遺傳算法的跨域虛擬網(wǎng)絡(luò)映射［J］．2014，25（10）：2189－2205．

［5］HouessemMedhioub，InesHouidi，WajdiLouati，etal．Design，Implementationandevaluationofvirtualresourcedescriptionandclusteringframework［C］∥2011Interna－tionalConferenceonAdvancedInformationNetworkingandApplications．Biopols：IEEE，2011：83－89．

［6］KoslovskiGP，PrimetPV－B，CharaoAS．VXDL：virtualresourcesandin－terconnectionnetworksde－scriptionlanguage［C］∥ProceedingsofGridNets2008，Springer，Heidelberg：IEEE，2009：138－154．

［7］RDFconceptsandabstractsyntax［EB／OL］．［2015－04－20］．http：∥www．w3．org／TR／rdf－concepts／．

［8］InesHouidi，WajdiLouati，DjamalZeghlache，etal．Virtualresourcedescriptionandclusteringforvirtualnetworkdiscovery［C］∥ProceedingofIEEEInterna－tionalConferenceonCommunicationsWorkshops．Presden：IEEE，2009：1－6．

［9］段紅偉，孟令奎，黃長青，等．面向SPARQL查詢的地理語義空間索引構(gòu)建方法［J］測繪學(xué)報，2014，43（2）：193－199．

作者：賈偉 夏靖波 單位：空軍工程大學(xué) 信息與導(dǎo)航學(xué)院